数字岩心技术作为岩石物理研究方法之一,在岩石微观属性研究中发挥着越来越重要的作用。岩石的微观孔隙结构决定了岩石的宏观物理属性,孔隙结构表征对于分析岩石孔隙空间特性以及开展物理属性模拟具有重要作用。渗透率是表征岩石传导流体能力的参数,弹性模量是表征岩石弹性性质的参数,它们是岩石最重要的物理性质之一。利用数值模拟方法研究微观因素对储层岩石弹渗属性的影响,能够弥补传统岩石物理实验的不足,提供研究储层岩石渗透率和弹性模量与其内部孔隙结构之间关系的桥梁,对于岩石物理模型构建和储层地球物理评价具有重要作用。本文首先建立CT扫描法和过程法三维数字岩心,CT扫描法直接反映真实岩心的孔隙结构特征,过程法能够简单、方便、系统地建立具有不同孔隙结构的三维数字岩心,选取9个代表性的CT数字岩心和构建6类孔隙结构逐渐变化的过程法岩心作为研究对象。然后基于分形理论和孔隙网络模型分别研究数字岩心的孔隙结构复杂性和孔喉特征。一方面,利用盒计数算法计算三维数字岩心的骨架、孔隙和边界分形维数,以表征不同岩心模型孔隙结构的复杂性。另一方面,利用最大球方法建立与数字岩心孔隙空间拓扑性质相同的孔隙网络模型,并对孔隙网络模型的拓扑性质、孔喉尺寸和孔喉形状等特征进行对比分析。最后基于准静态模型和有限元方法分别研究数字岩心的渗透性和弹性特征。岩石的微观因素影响着宏观物理属性,全面定量地研究岩石骨架、孔隙结构、孔隙流体等因素对岩石渗透性和弹性的影响规律,通过定量分析各因素的渗透率变化倍数和弹性参数变化幅度,判断出各影响因素的主次顺序,并建立单变量因素与渗透率和弹性参数的关系模型。在研究中发现,将过程法与数学形态学法相结合,能有效建立孔隙结构逐渐变化的三维数字岩心,三维数字岩心是开展孔隙结构表征和物理属性模拟的基础。利用计盒维数法计算三维数字岩心分形维数时,数字岩心尺寸和像素大小是影响分形维数计算误差的不利因素,提出减轻甚至消除这些不利因素的办法。在利用分形维数表征岩石复杂性时,骨架和孔隙分形维数通常不能有效反映出孔隙结构的复杂性,边界分形维数则具有更好的辨别能力。进一步以均匀胶结模型C的孔隙度与分形维数关系为基础,提出一个判断孔隙结构复杂性的分形参考模型。以CT数字岩心样本为例,通过对比其分形维数与分形参考模型在相同孔隙度时的相对位置关系,能够判断岩心的孔隙结构复杂度。将基于分形理论和孔隙网络模型的两种孔隙结构表征方法综合对比分析,能更加有效地了解数字岩心的孔隙结构特征。通过分析代表性岩心孔喉参数对渗透率的影响,分析出主次影响因素:喉道尺寸>配位数>喉道形状>孔隙尺寸>孔隙形状。通过分析过程法岩心模型以研究不同因素对渗透率的影响,建立单变量因素与渗透率关系模型,并定量判断出各因素对渗透率的影响程度:孔隙度>胶结类型>骨架性质。相比于渗透性,弹性影响因素明显更多,不仅需要考虑孔隙结构对弹性参数的影响,还需要分析骨架和胶结物的矿物组分及其含量、孔隙流体性质等因素,过程法能够有效地建立多矿物组分数字岩心以开展有限元弹性模拟研究。通过定量分析弹性参数变化幅度判断出各因素的主次影响:最主要因数是孔隙度,主要因素包括胶结类型、骨架矿物种类及含量、胶结矿物种类,次要因素包括骨架颗粒分布和孔隙流体饱和度。